發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 15:28

【摘要】：分散劑在煤瀝青表面的潤(rùn)濕和吸附是決定其能否制得符合要求的煤瀝青水漿的關(guān)鍵因素。若要系統(tǒng)、深入研究分散劑與煤瀝青的潤(rùn)濕和吸附,則需對(duì)兩者的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行考察。雖然前期研究中采用元素分析、XPS、SEM-EDS、IR等手段對(duì)煤瀝青的組成進(jìn)行了分析,但所得結(jié)果僅為元素組成和含量、表面官能團(tuán)等,無(wú)法獲得煤瀝青的確切結(jié)構(gòu)信息。鑒于上述原因,本文依據(jù)煤瀝青的GC-MS分析結(jié)果,從中選擇兩個(gè)含量最大的組分苯并[e]熒蒽和苯并[ghi]傒作為煤瀝青的代表結(jié)構(gòu),采用量子化學(xué)計(jì)算的方法進(jìn)一步模擬苯并[e]熒蒽、苯并[ghi]傒與m-n-m型Gemini表面活性劑的相互作用,以期從理論上闡明并解釋煤瀝青與Gemini表面活性劑的作用原理,并為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供理論依據(jù)。采用量子化學(xué)方法對(duì)煤瀝青與Gemini表面活性劑的相互作用進(jìn)行研究,探究了兩者作用的熱力學(xué)參數(shù)、作用力、電荷變化,考察了不同的疏水鏈長(zhǎng)度、聯(lián)結(jié)基長(zhǎng)度對(duì)煤瀝青性能的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)對(duì)于Gemini表面活性劑的兩種構(gòu)型而言,非直鏈型的相比直鏈型的結(jié)合能要低,其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。而與煤瀝青作用后的結(jié)果發(fā)現(xiàn),分子m-8-m與m-4-m系列非直鏈型的Gemini表面活性劑比直鏈型的結(jié)合能均較低,非直鏈型的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。分散劑與煤瀝青吸附作用體系直鏈型的8-4-8、8-8-8結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,非直鏈型的12-8-12、12-4-12、14-4-14構(gòu)型比較穩(wěn)定。進(jìn)行溶劑化效應(yīng)計(jì)算后分散劑的12-8-12、14-8-14、8-4-8、14-4-14構(gòu)型比較穩(wěn)定。(2)分析m-4-m與m-8-m系列的熱力學(xué)參數(shù)發(fā)現(xiàn),表面吸附為吸熱過(guò)程,是焓驅(qū)動(dòng)的過(guò)程,m-4-m整體分散過(guò)程自發(fā)性較好,m-8-m系列的分散過(guò)程自發(fā)性較差。而溶劑化效應(yīng)計(jì)算之后,考慮溶劑化效應(yīng)則吸附變?yōu)榉艧徇^(guò)程,屬于熵-焓共同驅(qū)動(dòng)的效果。兩個(gè)系列分散劑分散的體系都不能自發(fā),m-4-m系列的吉布斯自由能變較大,相比m-8-m系列,m-4-m系列分散劑需要外界的能量要高。加入溶劑化后對(duì)整個(gè)分散體系影響較大。(3)兩個(gè)系列分散劑與煤瀝青主要作用位點(diǎn)均為煤瀝青結(jié)構(gòu)中的碳原子與分散劑的氫原子相互作用,并且作用前后碳原子與氫原子本身的電荷均發(fā)生了變化。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ522.65

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本文編號(hào)：2770008